JPH0459951A

JPH0459951A - 磁気特性、冷間加工性の優れたＦｅ‐Ｃｏ系合金

Info

Publication number: JPH0459951A
Application number: JP17189690A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hitokatsu Usami; 宇佐美　仁克
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、磁気′特性、冷間加工性がともに優れ、電気
機器などの磁気回路用材料に適したＦｅ−Ｃｏ系合金に
関するものである。

（従来技術）近年、電気機器などの磁気回路に対し、高性蛯化、小型
軽量化への要求が非常に強くなり、要求を実現可能にす
るために、飽和磁束密度、保磁力などの磁気特性の優れ
た材料の開発が強く要求されている。

従来から知られている高い飽和磁束密度を有する合金と
しては、Ｃｏを重量比で３５〜５０％程度含有するＦｅ
−Ｃｏ系合金があり、その中でも特にＦｅ−３５％Ｃｏ
合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金がよく知られている。これ
らの合金は、２４０００Ｇ以上の高い飽和磁束密度を有
し、保磁力についても非常に優れているが、５０％Ｃｏ
を中心とする組成で規則格子を形成するために極めて脆
く、冷間加工性が著しく劣るため、限定された形状の製
品しか製造できず問題となっていた。その後、前述した
Ｆｅ−Ｃｏ系合金の冷間加工性を改善するために研究が
進められた結果、■がＦｅ−Ｃｏ系合金の規則格子化を
抑制し、冷間加工性を改善できることが明らかとなり、
Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％■合金が開発され、現在でも使
用されている。

しかしながらこの合金は、■を２％添加した結果、飽和
磁束密度が２３０００Ｇまで低下すると同時に、αから
Ｔ相への変態温度が大きく低下したため、磁気焼鈍時の
変態歪による飽和磁束密度の悪化を避けるためには、焼
鈍温度を低く抑えなければならず、磁気焼鈍後の加工歪
の消失が不完全となるため、保磁力までも悪化させてし
まう結果となった。また、熔解後凝固時の渦流れが悪い
ため鋼塊表面に凹凸が大きくなり、鋼塊表面の皮削り量
が多くなることから価格高となり、用途拡大の障害とな
り問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明はＦｅ−４９％Ｃ０−２％■合金に比べ冷間加工
性を劣化させることなく飽和磁束密度、低保磁力などの
優れた磁気特性を有するＦｅ−Ｃ０系合金を従供するこ
とを目的として提案されたものである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、Ｆｅ−Ｃ０系合金の持゛つ跪さが、Ｆｅ、
Ｇｏの１対１組成の規則格子の形成と、それに伴う硬さ
の上昇が原因であることに注目し、脆さ及び冷間加工性
を改善しつつ低保持力を確保するためには、■に比べ少
ない添加量で規則度を低下し冷間加工性を向上させ、し
かも合金添加による変態温度の低下が少なく抑えられる
別の成分元素を見つける必要があると考えた。Ｃｏ含有
量を規則格子の組成である重量比で５１．３５χ（原子
数比５０χ）から減少させると、規則度が低下し冷間加
工性は改善されるが、保磁力はＣｏ量の減少とともに悪
くなり、飽和磁束密度もＣｏ量３５％を境に低下してい
く。従って、高飽和磁束密度、低保磁力を得ることを最
重要視した本発明は、Ｃｏ含有量の下限を飽和磁束密度
、保磁力がともに最高レベルを確保できる３７％超とし
、さらに種々の合金元素を添加し、単位添加量当たりの
規則度の減少と冷間加工性の向上の程度を調査し、後述
する知見を得ることができた結果完成されたものである
。すなわち、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、Ｚｒ
５Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂの５元素が■に比べ冷間加工性
向上効果が非常に大きく、０．００５から０．３０ない
し０．４０％のわずかな添加量で２％のＶを添加した場
合より大きな規則度の減少とそれに伴う大きな冷間加工
性向上効果が得られることを見出し、本発明に到ったも
のである。特にＺｒはその効果が大きいので、Ｆｅ−Ｃ
０合金に０．００５〜０．３０％のＺｒを添加し、必要
に応じてＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂを添加することにより、
Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％■合金に比べ冷間加工性を劣化
させることなく飽和磁束密度、保磁力などの磁気特性を
向上させることに成功したものである。また、■に比べ
少ない添加量で冷間加工性を向上させることのできる元
素を見つけたことにより、変態温度の低下も少なくてす
み、従来のＦｅ−４９％Ｃｏ−２％■合金に比べ磁気焼
鈍温度を高くすることができ、より優れた保磁力を得る
ことができる。

さらに、本発明者は鋼塊表面肌を改善できる成分系につ
いても研究を進めた結果、前記発明にＳｉを少量添加す
ると改善効果が太き（、しかも少量であれば磁気特性が
ほとんど低下しないことを確認したものである。

すなわち、本発明の第１発明は、重量比にしてＣｏ：３
１超〜６０％、Ｚｒ　：　０．００５〜０゜３０％、Ｃ
＋Ｎ＝０．０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純
物元素からなることを特徴とする特許金であり、第２発明は第１発明にＳｉを０６０３〜０．
３０％添加して鋼塊表面肌を改善し、歩留向上によるコ
ストダウンを可能にしたものである。

また、第３発明は第１発明の成分にＴｉ：０。

００５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、
Ｔａ　：０．００５〜０．３０％、Ｂ：０。

０１〜０．４０％のうち１種または２種以上を含有させ
、冷間加工性をさらに向上させたものであり、第４発明
は第３発明にＳｉを０．０３〜０。

３０％添加して鋼塊表面肌を改善し、歩留向上によるコ
ストダウンを可能にしたものである。

次に本発明である磁気特性、冷間加工性に優れたＦｅ−
Ｃｏ系合金の成分組成の限定理由について説明する。

Ｃｏ；３７超〜６０％Ｃｏは本発明にとって、優れた飽和磁束密度、保磁力を
確保するために必要不可欠な基本元素であり、その効果
を得るためには３７％を越えて含有させる必要がある。

しかし、６０％を越えて含有させると逆に飽和磁束密度
が低下するとともにコストも高くなる。

Ｚｒ；０．００５％〜０．３０％Ｚｒは本発明において最も重要な元素であり、冷間加工
性を大幅に改善する効果を有し、その効果を得るために
は０．００５％以上の含有が必要である。しかし、過剰
に含有させると飽和磁束密度が低下するとともに変態温
度も下がり、保磁力も悪化するので、その上限を０．３
０％とした。

Ｃ＋Ｎ；０．０２％以下Ｃ，Ｎは溶解、製鋼時に不純物として混入するが、飽和
磁束密度を低下させるのでできるだけ低減することが望
ましく、その上限を０．０２％とした。

Ｓｉ；０．０３〜０．３０％Ｓｉは鋼塊の表面肌を改善し、歩留向上に効果のある元
素であり、その効果を得るためには０。

０３％以上含有させる必要がある。しかし、多量の含有
は飽和磁束密度を低下させるため、その上限を０．３０
％とした。

Ｔ　ｉ，Ｎｂ，Ｔａ　；　Ｏ．Ｏ　Ｏ　５〜０．３　０
％Ｔｉ，Ｎｂ，ＴａはＺｒと同様に冷間加工性を改善す
る元素であり、その効果を得るためには３元素ともに０
．００５％以上含有させる必要がある．しかし、０．３
０％を越えて含有させると飽和磁束密度が低下するとと
もに変態温度が下がり、保磁力も悪化する。

Ｂ；０．０１〜０．４０％Ｂは結晶粒界に集まり、粒界の結合力を増すことにより
冷間加工性を改善する元素である。前記効果を得るため
には０．０１％以上の含有が必要である。しかし、０．
４０％を越えて含有するとＴｉ，Ｎｂ，Ｔａと同様に飽
和磁束密度と保磁力が悪化する。

（実施例）次に本発明の特徴を従来合金、比較合金と比べて実施例
でもって明らかにする。第１表は供試合金の化学成分を
示すものである。

（以下余白）驚１裏第１表において、１〜３合金は第１発明、４〜６合金は
第２発明、７〜１２合金は第３発明、１３〜１８合金は
第４発明である。１９〜２１合金は比較合金であり、２
２〜２４合金は従来合金で、２２合金はＦｅ−３５％Ｃ
ｏ合金、２３合金はＦｅ−５０％Ｃｏ合金、２４合金は
Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％■合金である。

第１表の供試合金は電気炉で溶製し、１２００″Ｃにて
熱間圧延後、８００°Ｃで１時間保持後水冷にて不規則
化処理を施し、冷間圧延後、９５０°Ｃで２時間（２４
合金については８５０°Ｃで４時間）保持後炉冷にて磁
気焼鈍したものである。前述′した製造条件で製造した
供試合金を使用して飽和磁束密度、保磁力、圧縮変形抵
抗、限界加工率を測定した結果を第２表に示す。

磁気特性は、直流型ＢＨＩ−レーサを用い、試験片とし
て外径２４ｍｍφ、内径１６ｍｍφ、厚さ１６ｍｍのリ
ング試験片を作製し、飽和磁束密度、保磁力を測定した
。

圧縮変形抵抗、限界加工率については、直径２０ｍｍ、
高さ３０ｍｍの円筒形状の試験片を作製し、日本塑性加
工学会基準に準拠した同心円ｉＭ付形状の工具を用いて
１．００　ｔ　ｏ　ｎアムスラー試験機にて試験片に圧
縮変形を与え、加工荷重、圧縮時の割れの有無を測定し
たものである。第２表に記載した値は圧縮変形抵抗につ
いては、圧縮率５０％の時の加工荷重をその時の試験片
最大直径から計算した断面積で除した値であり、限界加
工率については、圧縮率８３％まで試験を行い、最後ま
で割れの生じなかった供試合金については○、途中で割
れの生じた供試合金については割れの生じた時の圧縮率
を示したものである。

（以下余白）第２表から明らかなように、比較合金である１９合金は
、不純物として含有するＣ、Ｎを製鋼時に除去すること
が不十分であったため、飽和磁束密度、保磁力が劣るも
のであり、２０合金は、Ｚ「を必要以上に含有させたた
め、飽和磁束密度、保磁力が劣るものであり、２１合金
はＳｉ量が高いため、飽和磁束密度、保磁力が劣るもの
である。

一方、従来合金である２２．２３合金はそれぞれＦｅ−
３５％Ｃｏ合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金に相当するが、
前述したように冷間加工性向上のための規Ｒη格子化抑
制元素が添加されていないので、非常に脆く、著しく冷
間加工性が劣るものであり、Ｆｅ−４９％Ｃ０−２％■
合金に相当する２４合金は飽和磁束密度、保磁力が劣る
ものである。

これらの比較合金、従来合金に対し、本発明１〜１８合
金は、従来合金であるＦｅ−４９％Ｃ。

２％Ｖ合金に比べて優れた飽和磁束密度、保磁力を有し
ながら、同等以上の冷間加工性を有するものである。

（発明の効果）本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金は以上詳述したように、ＣＯ
を３７超〜６０％含有したＦｅ−Ｃｏ合金に０．００５
〜０．３０％のＺｒを含有させ、さらに必要に応じてＴ
ｉ、Ｎｂ、Ｔａ、ＢのうちＬ種または２種以上を少量含
有させることにより、従来のＦｅ−４９％Ｃｏ−２％■
合金に比べ、冷間加工性を劣化させることなく、飽和磁
束密度、保磁力などの磁気特性を向上させることを可能
としたものである。従って、本発明は電気機器などの磁
気回路の高性能化、小型軽量化を可能とするものであり
、産業上高い実用性を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にしてＣｏ：３７超〜６０％、Ｚｒ：０．０
０５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴とする
磁気特性、冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。２、重量比にしてＣｏ：３７超〜６０％、Ｚｒ：０．０
０５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、
さらにＳｉ：０．０３〜０．３０％を含有し、残部がＦ
ｅおよび不純物元素からなることを特徴とする磁気特性
、冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。３、重量比にしてＣｏ：３７超〜６０％、Ｚｒ：０．０
０５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、
さらにＴｉ：０．００５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００
５〜０．３０％、Ｔａ：０．００５〜０．３０％、Ｂ：
０．０１〜０．４０％のうち１種または２種以上を含有
し、残部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴と
する磁気特性、冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。４、重量比にしてＣｏ：３７超〜６０％、Ｚｒ：０．０
０５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、
さらにＳｉ：０．０３〜０．３０％と、Ｔｉ：０．００
５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、Ｔａ
：０．００５〜０．３０％、Ｂ：０．０１〜０．４０％
のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび
不純物元素からなることを特徴とする磁気特性、冷間加
工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。